理解Node.js非同步非阻塞I/O模型

今天.NET老師在課堂上吹捧多線程編程，我就想為單線程抱個不平，因為Node的單線程非同步非阻塞I/O模型，演繹了單線程編程的神話。

阻塞I/O

程式執行過程中必然要進行很多I/O操作，讀寫檔案、輸入輸出、請求響應等等。I/O操作時最費時的，至少相對於代碼來說，在傳統的編程模式中，舉個例子，你要讀一個檔案，整個線程都暫停下來，等待檔案讀完後繼續執行。換言之，I/O操作阻塞了代碼的執行，極大地降低了程式的效率。

下面是是一個C#讀檔案的例子：

private string ReadTxtToStr(string filename)
{
//開啟檔案,開啟期間其他代碼停止執行，直到完成開啟後繼續執行代碼。
    FileStream fs = File.Open(filename, FileMode.Open);
    Console.WriteLine("我被開啟檔案阻塞了。");
    StreamReader sr = new StreamReader(fs);
//讀取檔案，讀取期間其他代碼停止執行，直到完成讀取後繼續執行代碼。
    string str=sr.ReadToEnd();
    Console.WriteLine("我被讀取檔案阻塞了。");
return str;
}

在上述代碼中，兩個Console.WriteLine()雖然會被執行，但是卻被無辜地阻塞一段時間。理論上，如果讀取這個檔案需要10秒，我們就浪費了10秒在I/O等待中（實際程式運行中有很大一部分時間是浪費在I/O等待上的），在碼農眼裡這可是天文數字。

非阻塞I/O

理解了阻塞I/O，非阻塞I/O就好理解。非阻塞I/O是程式執行過程中，I/O操作不會阻塞程式的執行，也就是在I/O操作的同時，繼續執行其他代碼（這得益於Node的事件迴圈機制）。在I/O裝置效率還遠遠低於CPU效率的時代，這種I/O模型（非阻塞I/O）為程式帶來的效能上的提高是非常可觀的。

好，下面感受一下怎麼用Node.js實現非阻塞I/O，繼續讀檔案，看碼：

var fs = require("fs");

fs.readFile("./testfile", "utf8", function(error, file) {
if (error) throw error;
  console.log("我讀完檔案了！");
});

console.log("我不會被阻塞！");

複製上面代碼儲存為test.js，並在同一目錄下建立一個名為testfile的檔案，用node命令運行test.js,你將看到以下輸出:

　　　　我不會被阻塞！

　　　　我讀完檔案了！

這顯然不符合傳統的程式執行順序，注意，這就是Node.js的非阻塞I/O了。

首先解釋下面程式，如果你熟悉JavaScript，請忽略。

var fs = require("fs");

以上代碼：引入Node.js內建的File System檔案系統模組fs。require()相當與Java的import，C++的include。

fs.readFile("./testfile", "utf8", function(error, file) {
if (error) throw error;
  console.log("我讀完檔案了！");
});

以上代碼：進行I/O操作，給readFile綁定一個回呼函數function(error,file){},並在讀取testfile完成後執行回呼函數。期間，後面的代碼繼續執行，不受I/O阻塞。

這就是為什麼先看到“我不會被阻塞！”而後看到“我讀完檔案了！”的緣故。

Having asynchronous I/O is good, because I/O is more expensive than most code and we should be doing something better than just waiting for I/O.

Node.js事件輪詢機制(event loop)

 《Node入門》推薦我們去讀一下Mixu的一篇關於事件輪詢的博文，的確值得一讀，我英語一般，開著詞典還能勉強看，略懂吧。

 Mixu說的最經典的一句話：

 Everything runs in parallel except your code!

（在Node中）除了代碼，一切都是並行的！

理解這句話，再去學Node，也就事半功倍了！